變電站土建設計及優化策略探討

【摘要】隨著我國電力建設高速發展，逐漸加大對變電站土建設計改造的投入力度，增強了變電站的用電質量，在維系變電站正常運行的前提下，提高變電站建設質量是我國所研究的重要課題。變電站建設主要研究的兩個課題是土建設計以及優化措施，本文運用科學的方法對變電站的基層設計以及相關建設進行質量改革，從而有效提供高質量的電力需求。

【關鍵詞】變電站；土建設計；優化策略；消防系統

引言

變電站維持正常運行的前提是具備合格的變電站土建，設計合理的土建能夠有效改善變電站層面開裂、地基沉降以及內澇嚴重等影響。隨著我國在變電站土建設計的標準越來越嚴格化，為了進一步實現變電站的設計優化，更加注重電力系統的完善與改進，不僅能夠達到較好的變電站土建效果，還能在一定程度上降低工程造價。為了協調使用我國的電力資源，推動變電站土建設計的多樣化發展，在土建設計原則方面應規范化、一致化，保證土建設計類型與周圍環境協調一致，更好地實現經濟可持續發展戰略。

1、變電站土建設計的前期工作

變電站土建設計綜合概括為三個階段：前期準備階段、初步設計階段以及施工圖設計階段等。變電站土建設計的標準化以及規范化需要遵從國家規范以及法律法規，嚴格遵守各部門行業的設計行為標準；土建設計模式應逐漸采用創新模式，積極引進西方先進文化，在提高土建建設質量以及降低土建工程造價的前提下，可以適當采用新型材料與技術，最終目的是設計出可靠安全、高質量、低造價的變電站土建系統。

1.1 明確選址階段

前期選址工作是確保變電站土建設計穩定實施的基礎，明確變電站負荷中心的重要位置是選址的重點。綜合考慮電網布局、城鄉規劃以及符合負荷分布等情況，選址地點盡可能接近負荷中心位置，以便降低電網損失，站點位置的確定要盡可能滿足少占或者不占用人均耕地，可以適當開發荒地等經濟效益較低的貧瘠地區；前期選址工作應遵循節約用地、城鄉規劃協調性的原則問題，選址盡量避開公路以及鐵路等公共交通要道，由于變電站多建于偏遠地區，此時應考慮交通運輸是否滿足于用電需求；變電站在選址過程中要注重與線路人員之間的相互配合，明確變電站在輸電線路上的經濟建設問題，方便以后的審查工作；此外，有關選址要求可以與當地的相關部門協調請求后再明確選址位置。

1.2 初步設計階段

變電站初步設計階段需要經過可行性研究后方可進行，具體的可行性研究主要包括占地面積、地基處理以及地下隱蔽設施和相應的拆遷賠償問題。針對我國現階段土地資源緊張的問題，變電站的選址要充分考慮占地面積，并提出標準化的設計平面方案來穩定變電站運行維護管理工作；因地制宜，根據實際情況實時監測站址附近區域是否存在滑坡、不良地質等情況，及時采取防治措施，確保土建設計的正常實施；為了降低土建工程造價，合理使用工程經費，并處理好有關的土地征用、林木賠償等費用問題。

初步設計階段主要從變電站的平面設計、縱向布置、建筑構造、地基處理以及給排水方面等問題上入手，設計合理的方案進行土建設計。根據國家有關規范以及電力系統的標準，最大程度上縮減平面用地，合理優化設計交通運輸線路問題，并結合電網引線、進線位置以及距離問題，合理設置規模化的建筑物；變電站土建設計采用縱向設計，其中縱向設置分為階梯式和平坡式，根據實際情況采用適宜的縱向設置，但是要盡可能減少變電站周圍場地的平整填挖方量；縱向布置的設計要點是在充分考慮洪水災害的影響下，對建筑物的標高進行綜合平衡測量以及確定設計標高，為了縮減土石方的使用量盡量保持原有的形狀，此外要對邊坡的高度進行細化處理，采用擋水墻設置能夠解決邊坡高差較大的情況，采用排水溝設置能夠有效緩解邊坡因雨水沖刷而不穩定的局面。國家有關部門明確標示，建筑物的高度低于3.6m，可以使用磚混結構，建筑物的高度高于3.6m時必須采用鋼筋混凝土才能最大程度上滿足抗震以及承載力的要求，因此，大型變電站的建筑構造要結合鋼制結構的支架和構架；變電站的地基處理要結合經濟效益與施工難易程度，經過專業人員的實際考察全面分析，確定最優的地基處理方案以及基礎類型。初級設計階段可以重點優化設計道路標高以及管線布置方面，設置道路標高的目的是使雨水能夠流經變電站建筑物的各個排水口，從道路兩側和路面的排出口順利將雨水排出，以免造成變電站建筑物受雨侵襲；管線布置的要點是平行設置管線和管道的位置，同時滿足自流管具備一定的水流坡度，方便水流通過。

1.3 施工圖規劃階段

施工圖的設計是初步設計階段后的進一步審查與完善，是在國家標準以及現行規范審查合格下方可實施的步驟，綜合性質較強，可以大致確定變電站的土建設計布局。施工圖的優化設計是確保建筑規格的施工質量以及滿足施工效率的要求，一般變電站的土建設計會以標準化變電站內變動較少的建筑物為參考，根據相關方提供的真實資料以及設計尺寸對建筑物進行核實，確認無誤后就可以對施工圖進行設計；施工圖設計的原則是處理好建筑的結構，協調處理給排水、建筑與暖通系統的關系，同時重點檢查接口的位置。施工圖設計后要在第一時間內與各專業部門進行溝通檢查，建立不同學科之間的技能共識制度，并建立相應的土建施工反饋制度，能夠及時發現工程中存在的問題并不斷完善施工圖的設計標準，嚴格控制建筑物的平面布置，防止工程設計的重大錯報，進一步增強施工圖設計的優化階段。

2、變電站土建設計優化方案

2.1 變電站建構方案的優化

變電站土建設計在建筑結構方面重點優化結構設置、暖通風系統、地基處理以及平立面方案設計。變電站的平面設計必須滿足各項功能房間具備足夠的空間使用，立面設計要達到美觀立體的效果；綜合樓層以及構架的建筑設計應該選用獨立基礎，電容器與變壓器的設置選用平板基礎。采用聯合布置的設計理念設計變電站可以節約土地資源，達到資源配置合理利用的標準。暖風系統設置的設計要點是盡可能滿足消防系統的需求，從而維持正常的運行。土建工程地基處理方案應選取較為合適的方案，需要填補較厚土方量時采用強夯法，地質較好的地基可以采用天然地基的處理技術，地基存在較厚的淤泥可以采用水泥土攪拌樁以及灌注樁管樁法，工作人員可以根據不同的地基情況采取相應的處理措施。大部分變電站的工程結構設計一般采用鋼筋混凝土的框架結構，充分考慮當地站址的防裂抗震影響程度以及變電站的土建工程設計，建議在支架與構架上添加鋼制結構，從而有效降低震裂災害的損失。

2.2 變電站排水以及消防系統的優化

變電站土建設計過程中應該著重注意站區排水以及消防系統的優化設計，主要從以下幾個方面進行分析：消防給水與生活給水，兩者最好分別設置。 由于變電站站點位置不能充分滿足于消防給水和生活給水，通常在設計時要借助于市政供水的可能性來實現工程供水的需求。變電站排水系統一般采取分流排放，這在一定程度上緩解了水資源的緊張狀態。優化設計變電站的消防系統，首先要考慮的是建筑物與設備之間的安全距離是否符合消防部門的常規檢查，如果確定建筑物與設備之間的距離小于標準的間距，應該及時采用防火窗或者防火墻進行相應處理。

2.3 暖通系統的設計與優化

變電場土建設計的原則是節水節能，為了更好地緩解土建施工現場的資源浪費問題，建議將變電站施工現場的衛生設備改進為智能化、環保化標準，從而有效控制水資源的節約情況；變電站的暖通系統是直接影響建筑物耗能的主要依據，因此設置變頻空調移機排風機設備能夠降低變電站建筑的總消耗，從而節約了一部分土建工程造價，土建設計施工現場一般采用雨水口移機來檢測排水系統的穩定。暖通系統的設計要求是最大程度上滿足消防和使用標準。變電站暖通系統設置節能型排風機與節能型變頻空調，大大降低了全年總的能量資源消耗。變電站在周圍場地設置雨水口以及消暗管，其中以自然排水為最終目的。

2.4 其他層面的設計與優化

變電站土建設計中使用裝配式圍墻，是為了有效實現施工現場的組裝問題以及加快工程的實施進度，從而提高變電站運行的工作效率；現場裝置施工最能突出土建設計的工作效果，其中也運用到電纜溝的數字化工程特點，在電纜埋管、預制電纜溝以及預制電纜槽盒三者相互作用下，通過減少地下電纜的使用數量而優化變電站的電纜溝，從而突出電纜溝的實時效果；為了實現變電站的選址盡可能減少一定的面積范圍，應按照變電站電氣主接線設置合理的屋外構支架，通常使用縱向方式單端支撐的聯合構架，部分間隔可以采用兩個間隔一跨，屋外構支架的作用是通過優化材料的選取而有效降低工程成本，工程中一般會采用比較分析法，比如LCC全壽命的材料分析法選取適合變電站使用的周期桿材料。

2.5 嚴格篩選站址的位置

根據以上的相關情況分析，變電站的站址選取對土建的設計有著直接的影響，站址選取過程通常會采用經濟比較法，選取其中一個較為合理的方案以供有關專家進行更加詳細地判定，針對專家重點需要審查的意見與建議從而篩選更為直觀的方案。在施工之前可以提出多種備選方案，供施工組織需要，結合科學、合理的方案分析，評定施工組織最為合理的站址要求，但是經過層層篩選之后，還要對最為合理的施工方案進行進一步的完善，直到確定最后的設計方案滿足變電站土建設計的要求。

3、結語

綜上所述，變電站的土建設計直接影響其建設質量標準，有效掌握變電站的土建設計要點，能夠更加嚴謹地對變電站的優化與改進提出合理的論斷，對土建設計方案進行合理的選擇，是提高變電站供電質量與降低工程造價的重要依據。嚴格做好變電站土建工程的前期工作、初步設計以及施工圖規劃，根據實際情況對變電站實施合適的土建設計規劃，有效把握變電站土建設計重點，就能順利完成土建設計任務。

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